フィルタおよびＸ線撮影装置
【課題】 広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができしかも小型化が可能なフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置を実現する。
【解決手段】 フィルタは、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレート（１６１−１６４）と、複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段（２６１−２６４，４６１−４６４）とを具備する。複数のフィルタプレートは、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ。調節手段は、複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する。
【解決手段】 フィルタは、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレート（１６１−１６４）と、複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段（２６１−２６４，４６１−４６４）とを具備する。複数のフィルタプレートは、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ。調節手段は、複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）およびＸ線撮影装置に関し、とくに、Ｘ線のエネルギースペクトル（ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｅｃｔｒａ）を調節するフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置では、フィルタでＸ線のエネルギースペクトルを調節して被検体にＸ線を照射するようにしている。フィルタはＸ線管に取り付けられたコリメータボックス（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｂｏｘ）内に設けられる。所望のスペクトルを得るために、フィルタは、回転円板に取り付けられた複数のフィルタプレートを切り替えて使用できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−７６２１９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スペクトルは広範囲にきめ細かく調節できることが望ましいが、回転円板によってフィルタプレートを切り替える構成では、せいぜい４段階程度の調節にとどまる。このため、調整範囲を広くするとステップが粗くなり、ステップを細かくすると調整範囲が狭くなる。回転円板方式であえて多段階の調節を可能にしようとすると、多数のフィルタを取り付けるための回転円板が大型化するので現実的でない。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができしかも小型化が可能なフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、を具備することを特徴とするフィルタである。
【０００６】
上記の課題を解決するための他の観点での発明は、フィルタを通したＸ線によって被検体を撮影するＸ線撮影装置であって、前記フィルタは、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線撮影装置である。
【０００７】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つことが、最も薄いフィルタプレートの厚みを最小のステップとする厚み調節を行う点で好ましい。
【０００８】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有することが、フィルタプレートを両側からインターリーブさせる点で好ましい。
【０００９】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させることが、構成を簡素化する点で好ましい。
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有することが、構成部品を少なくする点で好ましい。
【００１０】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させることが、小型化を容易にする点で好ましい。
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
【００１１】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルタが、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段とを具備するので、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができしかも小型化が可能なフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、Ｘ線撮影装置の模式的構成を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明のＸ線撮影装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
同図に示すように、本装置は、Ｘ線照射装置１０、Ｘ線検出装置２０およびオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｓｏｌｅ）３０を有する。Ｘ線照射装置１０とＸ線検出装置２０は、被検体４０を挟んで互いに対向する。
【００１５】
Ｘ線照射装置１０はＸ線管１２とコリメータボックス（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｂｏｘ）１４を有する。コリメータボックス１４内にはフィルタ１６とコリメータ１８が収容されている。フィルタ１６は本発明の実施の形態の一例である。本フィルタの構成によって、本発明のフィルタに関する実施の形態の一例が示される。
【００１６】
Ｘ線管１２から放射されたＸ線は、フィルタ１６でエネルギースペクトルが調節されコリメータ１８の開口を通して被検体４０に照射される。フィルタ１６はエネルギースペクトルが可変なフィルタである。コリメータ１８は開口が可変なコリメータである。
【００１７】
被検体４０を透過したＸ線はＸ線検出装置２０で検出されてオペレータコンソール３０に入力される。オペレータコンソール３０は入力信号に基づいて被検体４０の透視像を再構成する。再構成された透視像はオペレータコンソール３０のディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３２で表示される。オペレータコンソール３０は、また、Ｘ線照射装置１０を制御する。オペレータコンソール３０によるＸ線照射装置１０の制御には、フィルタ１６の制御およびコリメータ１８の制御が含まれる。なお、フィルタ１６およびコリメータ１８は、必要に応じて手動調節が可能になっている。
【００１８】
フィルタ１６について説明する。図２に、フィルタ１６の原理図を示す。同図に示すように、フィルタ１６は、複数のフィルタプレート（ｆｉｌｔｅｒ ｐｌａｔｅ）１６１，１６２，…，１６ｎで構成される。フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、本発明におけるフィルタプレートの一例である。
【００１９】
これらフィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、Ｘ線を横切る層を形成する。各フィルタプレート１６ｉ（ｉ：１，２，…，ｎ）は層の形成要素であり、金属やプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の板である。各フィルタプレート１６ｉは、Ｘ線が通過する空間に個別に進退可能になっている。同図では、Ｘ線通過空間への進出状態を黒塗りで表し、Ｘ線通過空間からの退出状態を白抜きで表す。
【００２０】
フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、最も薄いフィルタプレート１６１を基準にして、順次に２倍の厚みを持つ。すなわち、フィルタプレート１６１の厚みをＡＴとしたとき、フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎの厚みは、それぞれ、ＡＴ，ＡＴ＊２，…，ＡＴ＊２n-1となる。
【００２１】
フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎがこのような厚みを持つので、層の形成に関わるフィルタプレートの組み合わせを選ぶことにより、層におけるフィルタプレートの厚みの和を、０からＡＴ＊（２n−１）まで、ＡＴ刻みで２nステップで増減することができる。
【００２２】
図３に、フィルタプレートの数ｎに対応する、プレート最大厚み、厚み増減ステップ数およびプレート厚み総和を示す。同図から、フィルタプレート数が例えば４のときは、プレート最大厚みがＡＴ＊８、厚み増減ステップ数が１６、プレート厚み総和がＡＴ＊１５となる。
【００２３】
フィルタプレート数が４のときの例を図４に詳細に示す。同図ではＡＴを例えば１ｍｍとしている。同図において、「１」はＸ線通過空間へのフィルタプレートの進出状態を表し、「０」は退出状態を表す。同図に示すように、フィルタプレートの厚みの和は、０ｍｍから１５ｍｍまで、１６ステップにわたって１ｍｍ刻みで増減することができる。これは、実質的に連続的な厚み調節といってよい。すなわち、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができるフィルタを得ることができる。しかも、複数のフィルタプレートの組合せによってフィルタの層を形成するので小型化が容易である。
【００２４】
実際のフィルタでは、４枚のフィルタプレートは、図５に示すように、半数ずつＸ線通過空間の両側から進退するようになっている。すなわち、フィルタプレート１６１，１６２はＸ線通過空間の例えば左側から進退し、フィルタプレート１６３，１６４はＸ線通過空間の例えば右側から進退する。そして、層を形成した状態では、左側のフィルタプレート１６１，１６２と右側のフィルタプレート１６３，１６４がインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）する。なお、インターリーブは必須ではなく、右側のフィルタプレート１６３，１６４は左側のフィルタプレート１６１，１６２の上に来るようにしてもよく、その反対でもよい。
【００２５】
図６−図８に、フィルタ１６の構成の一例を示す。図６は全体的な構成図、図７および図８は部分的な構成図である。これらの図に示すように、フィルタ１６では、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が１対のレール（ｒａｉｌ）１７２，１７４で支持されている。レール１７２，１７４は互いに平行である。レール１７２，１７４は、いずれも、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４に対応した４本の平行な溝を有する。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それら４本の溝にそれぞれの両端部を挿入した状態で支持される。
【００２６】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、リンク（ｌｉｎｋ）２６１，２６２，２６３，２６４の一端に連結されている。リンク２６１，２６２は他端が軸２７２に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。リンク２６３，２６４は他端が軸２７４に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。
【００２７】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４に対応して、それらを駆動するための板カム（ｐｌａｔｅ ｃａｍ）４６１，４６２，４６３，４６４がそれぞれ設けられている。板カム４６１，４６２，４６３，４６４はいずれも外周の形状を利用するカムである。以下、この種のカムを周形カムともいう。
【００２８】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４は、それぞれ、板カム４６１，４６２，４６３，４６４の外周に当接するピン（ｐｉｎ）３６１，３６２，３６３，３６４を有する。それらのピンは、リンク２６１，２６２を左方向に引っ張るスプリング（ｓｐｒｉｎｇ）５６１，５６２、および、リンク２６３，２６４を右方向に引っ張るスプリング５６３，５６４によって、常に板カム４６１，４６２，４６３，４６４の外周にそれぞれ押し付けられている。
【００２９】
板カム４６１，４６２は、図９に示すように、共通の回転軸６０２に取り付けられており、この回転軸６０２が減速器７０２を介してモータ（ｍｏｔｏｒ）８０２により駆動される。板カム４６３，４６４も同様に共通の回転軸に取り付けられており、その回転軸が減速器７０４を介してモータ８０４により駆動される。このように、板カムがＸ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有するので、構成部品を少なくすることができる。
【００３０】
板カム４６１，４６２で駆動されるリンク２６１，２６２は、それぞれ、フィルタプレート１６１，１６２をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６１，１６２は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、左端部にある状態が退出状態である。
【００３１】
板カム４６３，４６４で駆動されるリンク２６３，２６４は、それぞれ、フィルタプレート１６３，１６４をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６３，１６４は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、右端部にある状態が退出状態である。
【００３２】
リンク２６１−２６４、板カム４６１−４６４、減速器７０２，７０４およびモータ８０２，８０４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。リンク２６１，２６２、板カム４６１，４６２、減速器７０２およびモータ８０２からなる部分と、リンク２６３，２６４、板カム４６３，４６４、減速器７０４およびモータ８０４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構を簡素化することができる。
【００３３】
図１０−図１２に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。図１０は全体的な構成図、図１１および図１２は部分的な構成図である。これらの図に示すように、フィルタ１６では、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が１対のレール１７２，１７４で支持されている。レール１７２，１７４は互いに平行である。レール１７２，１７４は、いずれも、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４に対応した４本の平行な溝を有する。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それら４本の溝にそれぞれの両端部を挿入した状態で支持される。
【００３４】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、リンク２６１，２６２，２６３，２６４の一端に連結されている。リンク２６１，２６２は他端が軸２７２に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。リンク２６３，２６４は他端が軸２７４に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。
【００３５】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４に対応して、それらを駆動するための板カム４７１，４７２，４７３，４７４がそれぞれ設けられている。リンク２６１，２６２，２６３，２６４は、それぞれ、板カム４７１，４７２，４７３，４７４に係合するピン３６１，３６２，３６３，３６４を有する。板カム４７１，４７２，４７３，４７４は、いずれも溝が描くループ（ｌｏｏｐ）の形状を利用するカムである。以下、この種のカムを溝形カムともいう。
【００３６】
板カム４７１，４７２は、図１３に示すように、歯車の両面にそれぞれ形成された溝となっている。板カム４７１，４７２は減速器７０２を介してモータ８０２により駆動される。板カム４７３，４７４も同様に、歯車の両面にそれぞれ形成された溝となっており、減速器７０４を介してモータ８０４により駆動される。このように、板カムがＸ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で歯車を共有するので、構成部品を少なくすることができる。
【００３７】
板カム４７１，４７２で駆動されるリンク２６１，２６２は、それぞれ、フィルタプレート１６１，１６２をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６１，１６２は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、左端部にある状態が退出状態である。
【００３８】
板カム４７３，４７４で駆動されるリンク２６３，２６４は、それぞれ、フィルタプレート１６３，１６４をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６３，１６４は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、右端部にある状態が退出状態である。
【００３９】
リンク２６１−２６４、板カム４７１−４７４、減速器７０２，７０４およびモータ８０２，８０４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。リンク２６１，２６２、板カム４７１，４７２、減速器７０２およびモータ８０２からなる部分と、リンク２６３，２６４、板カム４７３，４７４、減速器７０４およびモータ８０４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構を簡素化することができる。
【００４０】
カムについて説明する。カムは、上記のように、その回転によって、フィルタプレートの位置を、Ｘ線通過空間への進出位置とそこからの退出位置とにバイナリ（ｂｉｎａｒｙ）に切り替える機能を果たす。
【００４１】
図１４に、１軸当たりのカム数に対応する、１回転で切り替え可能な状態数および１切替当たりの回転角度ステップ（ｓｔｅｐ）を示す。同図に示すように、１軸当たりのカム数がｎのときは、１回転で切り替え可能な状態数は２nであり、１切替当たりの回転角度ステップは３６０°／２nである。
【００４２】
したがって、１軸当たりのカム数が１のときは、切り替え可能な状態数は２となり、１切替当たりの回転角度ステップは１８０°となる。１軸当たりのカム数を２としたときは、切り替え可能な状態数は４となり、１切替当たりの回転角度ステップは９０°となる。１軸当たりのカム数を３としたときは、切り替え可能な状態数は８となり、１切替当たりの回転角度ステップは４５°となる。
【００４３】
図１５に、１軸当たりのカム数が１のときカムの形状を示す。同図の（ａ）は周形カムの形状を示し、（ｂ）は溝形カムの形状を示す。同図に示すように、このカムは、角度０°の部分が短径「０」、角度１８０°の部分が長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、１枚のフィルタプレートの位置を、「０」すなわち退出位置と、「１」すなわち進出位置とに２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１６に示す。
【００４４】
この形状のカムは、２枚のフィルタプレートを１枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．５とし、一方側（カム１）が１回転する度に他方側（カム１’）が１８０°ずつ回転するようにする。また、カム１によって厚みが１のフィルタプレートの位置を切り替え、カム１’によって厚みが２のフィルタプレートの位置を切り替える。なお、ここでいう厚みとは最小厚みで正規化した厚みのことである。以下、同様である。
【００４５】
このようにしたときの、切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１７に示す。同図において、「０」はフィルタプレートの退出位置を表し、「１」はフィルタプレートの進出位置を表す。同図に示すように、４段階のステップで、厚みが０から３まで１ずつ変化する２層フィルタを得ることができる。
【００４６】
図１８に、１軸当たりのカム数が２のときカムの形状を示す。同図の（ａ）および（ｂ）は、２つのカムのうちの一方（カム１）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，９０°，１８０°，２７０°の部分が、それぞれ、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，１，０，１の４段階に切り替えることができる。
【００４７】
同図の（ｃ）および（ｄ）は、２つのカムのうちの他方（カム２）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，９０°，１８０°，２７０°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，１，１の２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１９に示す。
【００４８】
この形状のカムは、４枚のフィルタプレートを２枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．２５とし、一方側（カム１，２）が１回転する度に他方側（カム１’，２’）が９０°ずつ回転するようにする。また、カム１，２によって厚みが１および２の、２つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替え、２つのカム１’，２’によって厚みが４および８の、２つフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替える。
【００４９】
このようにしたときの、切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図２０に示す。同図において、「０」はフィルタプレートの退出位置を表し、「１」はフィルタプレートの進出位置を表す。同図に示すように、１６段階のステップで、厚みが０から１５まで１ずつ変化する４層フィルタを得ることができる。
【００５０】
図２１に、１軸当たりのカム数が３のときカムの形状を示す。同図の（ａ）および（ｂ）は、３つのカムのうちの第１のカム（カム１）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，１，０，１，０，１，０，１の８段階に切り替えることができる。
【００５１】
同図の（ｃ）および（ｄ）は、３つのカムのうちの第２のカム（カム２）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，１，１，０，０，１，１，の４段階に切り替えることができる。
【００５２】
同図の（ｅ）および（ｆ）は、３つのカムのうちの第３のカム（カム３）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，０，０，１，１，１，１，の２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図２２に示す。
【００５３】
この形状のカムは、６枚のフィルタプレートを３枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．１２５とし、一方側（カム１，２，３）が１回転する度に他方側（カム１’，２’，３’）が４５°ずつ回転するようにする。また、カム１，２，３によって厚みが１，２，４の、３つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替え、カム１’，２’，３’によって厚みが８，１６，３２の、３つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替える。このようにすることにより、６４段階のステップで、厚みが０から６３まで１ずつ変化する６層フィルタを得ることができる。
【００５４】
図２３に、６層フィルタの主要部の構成の一例を透視図によって示す。同図に示すように、６層フィルタは６つのフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６を有する。これらフィルタプレートは、１対のレール１７２，１７４によって支持され、それに沿って相互干渉なしに移動可能になっている。
【００５５】
同図は、６つのうち４つのフィルタプレート１６１，１６２，１６４，１６５がＸ線通過空間に進出し、２つのフィルタプレート１６３，１６６がＸ線通過空間から退出した状態を示している。フィルタプレート１６１，１６２，１６３は図における左側から進退し、フィルタプレート１６４，１６５，１６６は図における右側から進退する。
【００５６】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３の進退は、リンク２６１，２６２，２６３によってそれぞれ行われる。リンク２６１，２６２，２６３は、それぞれ板カム４６１，４６２，４６３で駆動されて、共通の軸２７２を中心として回転する。板カム４６１，４６２，４６３は共通の回転軸６０２に固定されている。
【００５７】
板カム４６１，４６２，４６３とリンク２６１，２６２，２６３の係合は、それぞれピン３６１，３６２，３６３を介して行われる。板カム４６１，４６２，４６３は周形カムであり、ピン３６１，３６２，３６３はスプリング５６１，５６２，５６３の力によってそれぞれ板カム４６１，４６２，４６３の周に押し付けられている。なお、板カム４６１，４６２，４６３を溝形カムにしたときはスプリング５６１，５６２，５６３は不要である。
【００５８】
フィルタプレート１６４，１６５，１６６の進退は、リンク２６４，２６５，２６６によってそれぞれ行われる。リンク２６４，２６５，２６６は、それぞれ板カム４６４，４６５，４６６で駆動されて、共通の軸２７４を中心として回転する。板カム４６４，４６５，４６６は共通の回転軸６０４に固定されている。
【００５９】
板カム４６４，４６５，４６６とリンク２６４，２６５，２６６の係合は、それぞれピン３６４，３６５，３６６を介して行われる。板カム４６４，４６５，４６６は周形カムであり、ピン３６４，３６５，３６６はスプリング５６４，５６５，５６６の力によってそれぞれ板カム４６４，４６５，４６６の周に押し付けられている。なお、板カム４６４，４６５，４６６を溝形カムにしたときはスプリング５６４，５６５，５６６は不要である。
【００６０】
図２４に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。この例では、フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が、それぞれ、減速器７１１，７１２，７１３，７１４を介して、モータ８１１，８１２，８１３，８１４によって駆動される。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、減速器７１１，７１２，７１３，７１４の出力段に腕９１１，９１２，９１３，９１４によって取り付けられている。
【００６１】
フィルタプレート１６１，１６２は、それぞれ、モータ８１１，８１２の回転に伴う腕９１１，９１２のスイング（ｓｗｉｎｇ）によって、右端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。フィルタプレート１６３，１６４は、それぞれ、モータ８１３，８１４の回転に伴う腕９１３，９１４のスイングによって、左端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。
【００６２】
腕９１１−９１４、減速器７１１−７１４およびモータ８１１−８１４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。腕９１１，９１２、減速器７１１，７１２およびモータ８１１，８１２からなる部分と、腕９１３，９１４、減速器７１３，７１４およびモータ８１３，８１４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、モータで駆動される腕のスイングによってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構の小型化が容易である。
【００６３】
図２５に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。この例では、フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が、それぞれ、減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’を介して、モータ８１１，８１２，８１３，８１４によって駆動される。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’の出力段に腕９１１，９１２，９１３，９１４によって取り付けられている。減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’は途中で回転軸の方向を９０°変更するように構成されている。このため、モータ８１１，８１２，８１３，８１４の回転軸の方向は水平方向となる。
【００６４】
フィルタプレート１６１，１６２は、それぞれ、モータ８１１，８１２の回転に伴う腕９１１，９１２のスイングによって、右端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。フィルタプレート１６３，１６４は、それぞれ、モータ８１３，８１４の回転に伴う腕９１３，９１４のスイングによって、左端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。
【００６５】
図２６に、フィルタ１６の他の例の構成を模式的に示す。同図に示すように、フィルタプレート１６０は、リンク２６０を介してアクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）８００によって駆動され、左側の退出位置と右側の進出位置との間で進退する。このような機構がフィルタプレートの数だけ設けられる。
【００６６】
アクチュエータ８００としては、往復運動を行う可動部を持つ電磁ソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）が用いられる。なお、電磁ソレノイドの代わりに、空気圧シリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）あるいは油圧シリンダを用いてもよい。
【００６７】
リンク２６０およびアクチュエータ８００からなる部分は、本発明における調節手段または進退機構の一例である。進退機構は、電磁ソレノイド、空気圧シリンダまたは油圧シリンダの可動部の往復運動を利用してフィルタプレートを進退させるので、直線運動が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線撮影装置の構成を示す図である。
【図２】フィルタの原理的構成を示す図である。
【図３】フィルタプレート数に対応する、プレート最大厚み、厚み増減ステップおよびプレート厚み総和を示す図である。
【図４】ステップごとのフィルタプレートの組合せを示す図である。
【図５】フィルタプレートの進退状態を示す図である。
【図６】フィルタの全体構成の一例を示す図である。
【図７】フィルタの部分的構成の一例を示す図である。
【図８】フィルタの部分的構成の一例を示す図である。
【図９】回転軸を共有する２つの板カムを示す図である。
【図１０】フィルタの全体構成の他の例を示す図である。
【図１１】フィルタの部分的構成の他の例を示す図である。
【図１２】フィルタの部分的構成の他の例を示す図である。
【図１３】歯車を共有する２つの板カムを示す図である。
【図１４】１軸当たりのカム数に対応する、切替状態数および回転角度ステップを示す図である。
【図１５】板カムの形状を示す図である。
【図１６】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図１７】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図１８】板カムの形状を示す図である。
【図１９】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２０】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２１】板カムの形状を示す図である。
【図２２】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２３】６層フィルタの主要部の構成の一例を示す図である。
【図２４】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【図２５】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【図２６】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ Ｘ線照射装置
２０ Ｘ線検出装置
３０ オペレータコンソール
４０ 被検体
１６ フィルタ
１６１−１６６ フィルタプレート
１７２，１７４ レール
２６１−２６６ リンク
４６１−４６６ 板カム
７０２−７０４ 減速器
８０２−８０４ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）およびＸ線撮影装置に関し、とくに、Ｘ線のエネルギースペクトル（ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｅｃｔｒａ）を調節するフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置では、フィルタでＸ線のエネルギースペクトルを調節して被検体にＸ線を照射するようにしている。フィルタはＸ線管に取り付けられたコリメータボックス（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｂｏｘ）内に設けられる。所望のスペクトルを得るために、フィルタは、回転円板に取り付けられた複数のフィルタプレートを切り替えて使用できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−７６２１９号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スペクトルは広範囲にきめ細かく調節できることが望ましいが、回転円板によってフィルタプレートを切り替える構成では、せいぜい４段階程度の調節にとどまる。このため、調整範囲を広くするとステップが粗くなり、ステップを細かくすると調整範囲が狭くなる。回転円板方式であえて多段階の調節を可能にしようとすると、多数のフィルタを取り付けるための回転円板が大型化するので現実的でない。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができしかも小型化が可能なフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、を具備することを特徴とするフィルタである。
【０００６】
上記の課題を解決するための他の観点での発明は、フィルタを通したＸ線によって被検体を撮影するＸ線撮影装置であって、前記フィルタは、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、を具備することを特徴とするＸ線撮影装置である。
【０００７】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つことが、最も薄いフィルタプレートの厚みを最小のステップとする厚み調節を行う点で好ましい。
【０００８】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有することが、フィルタプレートを両側からインターリーブさせる点で好ましい。
【０００９】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させることが、構成を簡素化する点で好ましい。
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有することが、構成部品を少なくする点で好ましい。
【００１０】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させることが、小型化を容易にする点で好ましい。
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
【００１１】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させることが、直線運動が容易な点で好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルタが、Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段とを具備するので、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができしかも小型化が可能なフィルタ、および、そのようなフィルタを備えたＸ線撮影装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、Ｘ線撮影装置の模式的構成を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明のＸ線撮影装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１４】
同図に示すように、本装置は、Ｘ線照射装置１０、Ｘ線検出装置２０およびオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｓｏｌｅ）３０を有する。Ｘ線照射装置１０とＸ線検出装置２０は、被検体４０を挟んで互いに対向する。
【００１５】
Ｘ線照射装置１０はＸ線管１２とコリメータボックス（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｂｏｘ）１４を有する。コリメータボックス１４内にはフィルタ１６とコリメータ１８が収容されている。フィルタ１６は本発明の実施の形態の一例である。本フィルタの構成によって、本発明のフィルタに関する実施の形態の一例が示される。
【００１６】
Ｘ線管１２から放射されたＸ線は、フィルタ１６でエネルギースペクトルが調節されコリメータ１８の開口を通して被検体４０に照射される。フィルタ１６はエネルギースペクトルが可変なフィルタである。コリメータ１８は開口が可変なコリメータである。
【００１７】
被検体４０を透過したＸ線はＸ線検出装置２０で検出されてオペレータコンソール３０に入力される。オペレータコンソール３０は入力信号に基づいて被検体４０の透視像を再構成する。再構成された透視像はオペレータコンソール３０のディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３２で表示される。オペレータコンソール３０は、また、Ｘ線照射装置１０を制御する。オペレータコンソール３０によるＸ線照射装置１０の制御には、フィルタ１６の制御およびコリメータ１８の制御が含まれる。なお、フィルタ１６およびコリメータ１８は、必要に応じて手動調節が可能になっている。
【００１８】
フィルタ１６について説明する。図２に、フィルタ１６の原理図を示す。同図に示すように、フィルタ１６は、複数のフィルタプレート（ｆｉｌｔｅｒ ｐｌａｔｅ）１６１，１６２，…，１６ｎで構成される。フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、本発明におけるフィルタプレートの一例である。
【００１９】
これらフィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、Ｘ線を横切る層を形成する。各フィルタプレート１６ｉ（ｉ：１，２，…，ｎ）は層の形成要素であり、金属やプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の板である。各フィルタプレート１６ｉは、Ｘ線が通過する空間に個別に進退可能になっている。同図では、Ｘ線通過空間への進出状態を黒塗りで表し、Ｘ線通過空間からの退出状態を白抜きで表す。
【００２０】
フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎは、最も薄いフィルタプレート１６１を基準にして、順次に２倍の厚みを持つ。すなわち、フィルタプレート１６１の厚みをＡＴとしたとき、フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎの厚みは、それぞれ、ＡＴ，ＡＴ＊２，…，ＡＴ＊２n-1となる。
【００２１】
フィルタプレート１６１，１６２，…，１６ｎがこのような厚みを持つので、層の形成に関わるフィルタプレートの組み合わせを選ぶことにより、層におけるフィルタプレートの厚みの和を、０からＡＴ＊（２n−１）まで、ＡＴ刻みで２nステップで増減することができる。
【００２２】
図３に、フィルタプレートの数ｎに対応する、プレート最大厚み、厚み増減ステップ数およびプレート厚み総和を示す。同図から、フィルタプレート数が例えば４のときは、プレート最大厚みがＡＴ＊８、厚み増減ステップ数が１６、プレート厚み総和がＡＴ＊１５となる。
【００２３】
フィルタプレート数が４のときの例を図４に詳細に示す。同図ではＡＴを例えば１ｍｍとしている。同図において、「１」はＸ線通過空間へのフィルタプレートの進出状態を表し、「０」は退出状態を表す。同図に示すように、フィルタプレートの厚みの和は、０ｍｍから１５ｍｍまで、１６ステップにわたって１ｍｍ刻みで増減することができる。これは、実質的に連続的な厚み調節といってよい。すなわち、広範囲かつきめ細かなスペクトル調節ができるフィルタを得ることができる。しかも、複数のフィルタプレートの組合せによってフィルタの層を形成するので小型化が容易である。
【００２４】
実際のフィルタでは、４枚のフィルタプレートは、図５に示すように、半数ずつＸ線通過空間の両側から進退するようになっている。すなわち、フィルタプレート１６１，１６２はＸ線通過空間の例えば左側から進退し、フィルタプレート１６３，１６４はＸ線通過空間の例えば右側から進退する。そして、層を形成した状態では、左側のフィルタプレート１６１，１６２と右側のフィルタプレート１６３，１６４がインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）する。なお、インターリーブは必須ではなく、右側のフィルタプレート１６３，１６４は左側のフィルタプレート１６１，１６２の上に来るようにしてもよく、その反対でもよい。
【００２５】
図６−図８に、フィルタ１６の構成の一例を示す。図６は全体的な構成図、図７および図８は部分的な構成図である。これらの図に示すように、フィルタ１６では、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が１対のレール（ｒａｉｌ）１７２，１７４で支持されている。レール１７２，１７４は互いに平行である。レール１７２，１７４は、いずれも、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４に対応した４本の平行な溝を有する。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それら４本の溝にそれぞれの両端部を挿入した状態で支持される。
【００２６】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、リンク（ｌｉｎｋ）２６１，２６２，２６３，２６４の一端に連結されている。リンク２６１，２６２は他端が軸２７２に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。リンク２６３，２６４は他端が軸２７４に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。
【００２７】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４に対応して、それらを駆動するための板カム（ｐｌａｔｅ ｃａｍ）４６１，４６２，４６３，４６４がそれぞれ設けられている。板カム４６１，４６２，４６３，４６４はいずれも外周の形状を利用するカムである。以下、この種のカムを周形カムともいう。
【００２８】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４は、それぞれ、板カム４６１，４６２，４６３，４６４の外周に当接するピン（ｐｉｎ）３６１，３６２，３６３，３６４を有する。それらのピンは、リンク２６１，２６２を左方向に引っ張るスプリング（ｓｐｒｉｎｇ）５６１，５６２、および、リンク２６３，２６４を右方向に引っ張るスプリング５６３，５６４によって、常に板カム４６１，４６２，４６３，４６４の外周にそれぞれ押し付けられている。
【００２９】
板カム４６１，４６２は、図９に示すように、共通の回転軸６０２に取り付けられており、この回転軸６０２が減速器７０２を介してモータ（ｍｏｔｏｒ）８０２により駆動される。板カム４６３，４６４も同様に共通の回転軸に取り付けられており、その回転軸が減速器７０４を介してモータ８０４により駆動される。このように、板カムがＸ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有するので、構成部品を少なくすることができる。
【００３０】
板カム４６１，４６２で駆動されるリンク２６１，２６２は、それぞれ、フィルタプレート１６１，１６２をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６１，１６２は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、左端部にある状態が退出状態である。
【００３１】
板カム４６３，４６４で駆動されるリンク２６３，２６４は、それぞれ、フィルタプレート１６３，１６４をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６３，１６４は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、右端部にある状態が退出状態である。
【００３２】
リンク２６１−２６４、板カム４６１−４６４、減速器７０２，７０４およびモータ８０２，８０４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。リンク２６１，２６２、板カム４６１，４６２、減速器７０２およびモータ８０２からなる部分と、リンク２６３，２６４、板カム４６３，４６４、減速器７０４およびモータ８０４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構を簡素化することができる。
【００３３】
図１０−図１２に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。図１０は全体的な構成図、図１１および図１２は部分的な構成図である。これらの図に示すように、フィルタ１６では、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が１対のレール１７２，１７４で支持されている。レール１７２，１７４は互いに平行である。レール１７２，１７４は、いずれも、４枚のフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４に対応した４本の平行な溝を有する。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それら４本の溝にそれぞれの両端部を挿入した状態で支持される。
【００３４】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、リンク２６１，２６２，２６３，２６４の一端に連結されている。リンク２６１，２６２は他端が軸２７２に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。リンク２６３，２６４は他端が軸２７４に取り付けられ、それを中心として回転可能になっている。
【００３５】
リンク２６１，２６２，２６３，２６４に対応して、それらを駆動するための板カム４７１，４７２，４７３，４７４がそれぞれ設けられている。リンク２６１，２６２，２６３，２６４は、それぞれ、板カム４７１，４７２，４７３，４７４に係合するピン３６１，３６２，３６３，３６４を有する。板カム４７１，４７２，４７３，４７４は、いずれも溝が描くループ（ｌｏｏｐ）の形状を利用するカムである。以下、この種のカムを溝形カムともいう。
【００３６】
板カム４７１，４７２は、図１３に示すように、歯車の両面にそれぞれ形成された溝となっている。板カム４７１，４７２は減速器７０２を介してモータ８０２により駆動される。板カム４７３，４７４も同様に、歯車の両面にそれぞれ形成された溝となっており、減速器７０４を介してモータ８０４により駆動される。このように、板カムがＸ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で歯車を共有するので、構成部品を少なくすることができる。
【００３７】
板カム４７１，４７２で駆動されるリンク２６１，２６２は、それぞれ、フィルタプレート１６１，１６２をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６１，１６２は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、左端部にある状態が退出状態である。
【００３８】
板カム４７３，４７４で駆動されるリンク２６３，２６４は、それぞれ、フィルタプレート１６３，１６４をレール１７２，１７４に沿って往復的に変位させる。フィルタプレート１６３，１６４は、レール１７２，１７４の中央部にある状態がＸ線通過空間への進出状態であり、右端部にある状態が退出状態である。
【００３９】
リンク２６１−２６４、板カム４７１−４７４、減速器７０２，７０４およびモータ８０２，８０４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。リンク２６１，２６２、板カム４７１，４７２、減速器７０２およびモータ８０２からなる部分と、リンク２６３，２６４、板カム４７３，４７４、減速器７０４およびモータ８０４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構を簡素化することができる。
【００４０】
カムについて説明する。カムは、上記のように、その回転によって、フィルタプレートの位置を、Ｘ線通過空間への進出位置とそこからの退出位置とにバイナリ（ｂｉｎａｒｙ）に切り替える機能を果たす。
【００４１】
図１４に、１軸当たりのカム数に対応する、１回転で切り替え可能な状態数および１切替当たりの回転角度ステップ（ｓｔｅｐ）を示す。同図に示すように、１軸当たりのカム数がｎのときは、１回転で切り替え可能な状態数は２nであり、１切替当たりの回転角度ステップは３６０°／２nである。
【００４２】
したがって、１軸当たりのカム数が１のときは、切り替え可能な状態数は２となり、１切替当たりの回転角度ステップは１８０°となる。１軸当たりのカム数を２としたときは、切り替え可能な状態数は４となり、１切替当たりの回転角度ステップは９０°となる。１軸当たりのカム数を３としたときは、切り替え可能な状態数は８となり、１切替当たりの回転角度ステップは４５°となる。
【００４３】
図１５に、１軸当たりのカム数が１のときカムの形状を示す。同図の（ａ）は周形カムの形状を示し、（ｂ）は溝形カムの形状を示す。同図に示すように、このカムは、角度０°の部分が短径「０」、角度１８０°の部分が長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、１枚のフィルタプレートの位置を、「０」すなわち退出位置と、「１」すなわち進出位置とに２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１６に示す。
【００４４】
この形状のカムは、２枚のフィルタプレートを１枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．５とし、一方側（カム１）が１回転する度に他方側（カム１’）が１８０°ずつ回転するようにする。また、カム１によって厚みが１のフィルタプレートの位置を切り替え、カム１’によって厚みが２のフィルタプレートの位置を切り替える。なお、ここでいう厚みとは最小厚みで正規化した厚みのことである。以下、同様である。
【００４５】
このようにしたときの、切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１７に示す。同図において、「０」はフィルタプレートの退出位置を表し、「１」はフィルタプレートの進出位置を表す。同図に示すように、４段階のステップで、厚みが０から３まで１ずつ変化する２層フィルタを得ることができる。
【００４６】
図１８に、１軸当たりのカム数が２のときカムの形状を示す。同図の（ａ）および（ｂ）は、２つのカムのうちの一方（カム１）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，９０°，１８０°，２７０°の部分が、それぞれ、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，１，０，１の４段階に切り替えることができる。
【００４７】
同図の（ｃ）および（ｄ）は、２つのカムのうちの他方（カム２）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，９０°，１８０°，２７０°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，１，１の２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図１９に示す。
【００４８】
この形状のカムは、４枚のフィルタプレートを２枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．２５とし、一方側（カム１，２）が１回転する度に他方側（カム１’，２’）が９０°ずつ回転するようにする。また、カム１，２によって厚みが１および２の、２つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替え、２つのカム１’，２’によって厚みが４および８の、２つフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替える。
【００４９】
このようにしたときの、切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図２０に示す。同図において、「０」はフィルタプレートの退出位置を表し、「１」はフィルタプレートの進出位置を表す。同図に示すように、１６段階のステップで、厚みが０から１５まで１ずつ変化する４層フィルタを得ることができる。
【００５０】
図２１に、１軸当たりのカム数が３のときカムの形状を示す。同図の（ａ）および（ｂ）は、３つのカムのうちの第１のカム（カム１）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」、短径「０」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，１，０，１，０，１，０，１の８段階に切り替えることができる。
【００５１】
同図の（ｃ）および（ｄ）は、３つのカムのうちの第２のカム（カム２）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，１，１，０，０，１，１，の４段階に切り替えることができる。
【００５２】
同図の（ｅ）および（ｆ）は、３つのカムのうちの第３のカム（カム３）について、周形カムおよび溝形カムの形状をそれぞれ示す。同図に示すように、このカムは、角度０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°の部分が、それぞれ、短径「０」、短径「０」、短径「０」、短径「０」、長径「１」、長径「１」、長径「１」、長径「１」となっている。したがって、このカムの１回転により、フィルタプレートの位置を、０，０，０，０，１，１，１，１，の２段階に切り替えることができる。切替の各ステップに対応する、フィルタプレートの位置とカムの回転角度を図２２に示す。
【００５３】
この形状のカムは、６枚のフィルタプレートを３枚ずつに分けてＸ線通過空間の両側に配置し、そこからそれぞれ進退させる場合にも使用可能である。両側のカムの形状は同一である。ただし、両側のカムの回転比を１：０．１２５とし、一方側（カム１，２，３）が１回転する度に他方側（カム１’，２’，３’）が４５°ずつ回転するようにする。また、カム１，２，３によって厚みが１，２，４の、３つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替え、カム１’，２’，３’によって厚みが８，１６，３２の、３つのフィルタプレートの位置をそれぞれ切り替える。このようにすることにより、６４段階のステップで、厚みが０から６３まで１ずつ変化する６層フィルタを得ることができる。
【００５４】
図２３に、６層フィルタの主要部の構成の一例を透視図によって示す。同図に示すように、６層フィルタは６つのフィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４，１６５，１６６を有する。これらフィルタプレートは、１対のレール１７２，１７４によって支持され、それに沿って相互干渉なしに移動可能になっている。
【００５５】
同図は、６つのうち４つのフィルタプレート１６１，１６２，１６４，１６５がＸ線通過空間に進出し、２つのフィルタプレート１６３，１６６がＸ線通過空間から退出した状態を示している。フィルタプレート１６１，１６２，１６３は図における左側から進退し、フィルタプレート１６４，１６５，１６６は図における右側から進退する。
【００５６】
フィルタプレート１６１，１６２，１６３の進退は、リンク２６１，２６２，２６３によってそれぞれ行われる。リンク２６１，２６２，２６３は、それぞれ板カム４６１，４６２，４６３で駆動されて、共通の軸２７２を中心として回転する。板カム４６１，４６２，４６３は共通の回転軸６０２に固定されている。
【００５７】
板カム４６１，４６２，４６３とリンク２６１，２６２，２６３の係合は、それぞれピン３６１，３６２，３６３を介して行われる。板カム４６１，４６２，４６３は周形カムであり、ピン３６１，３６２，３６３はスプリング５６１，５６２，５６３の力によってそれぞれ板カム４６１，４６２，４６３の周に押し付けられている。なお、板カム４６１，４６２，４６３を溝形カムにしたときはスプリング５６１，５６２，５６３は不要である。
【００５８】
フィルタプレート１６４，１６５，１６６の進退は、リンク２６４，２６５，２６６によってそれぞれ行われる。リンク２６４，２６５，２６６は、それぞれ板カム４６４，４６５，４６６で駆動されて、共通の軸２７４を中心として回転する。板カム４６４，４６５，４６６は共通の回転軸６０４に固定されている。
【００５９】
板カム４６４，４６５，４６６とリンク２６４，２６５，２６６の係合は、それぞれピン３６４，３６５，３６６を介して行われる。板カム４６４，４６５，４６６は周形カムであり、ピン３６４，３６５，３６６はスプリング５６４，５６５，５６６の力によってそれぞれ板カム４６４，４６５，４６６の周に押し付けられている。なお、板カム４６４，４６５，４６６を溝形カムにしたときはスプリング５６４，５６５，５６６は不要である。
【００６０】
図２４に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。この例では、フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が、それぞれ、減速器７１１，７１２，７１３，７１４を介して、モータ８１１，８１２，８１３，８１４によって駆動される。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、減速器７１１，７１２，７１３，７１４の出力段に腕９１１，９１２，９１３，９１４によって取り付けられている。
【００６１】
フィルタプレート１６１，１６２は、それぞれ、モータ８１１，８１２の回転に伴う腕９１１，９１２のスイング（ｓｗｉｎｇ）によって、右端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。フィルタプレート１６３，１６４は、それぞれ、モータ８１３，８１４の回転に伴う腕９１３，９１４のスイングによって、左端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。
【００６２】
腕９１１−９１４、減速器７１１−７１４およびモータ８１１−８１４からなる部分は、本発明における調節手段の一例である。腕９１１，９１２、減速器７１１，７１２およびモータ８１１，８１２からなる部分と、腕９１３，９１４、減速器７１３，７１４およびモータ８１３，８１４からなる部分は、本発明における１対の進退機構の一例である。進退機構は、モータで駆動される腕のスイングによってフィルタプレートを進退させる構成なので、機構の小型化が容易である。
【００６３】
図２５に、フィルタ１６の構成の他の例を示す。この例では、フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４が、それぞれ、減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’を介して、モータ８１１，８１２，８１３，８１４によって駆動される。フィルタプレート１６１，１６２，１６３，１６４は、それぞれ、減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’の出力段に腕９１１，９１２，９１３，９１４によって取り付けられている。減速器７１１’，７１２’，７１３’，７１４’は途中で回転軸の方向を９０°変更するように構成されている。このため、モータ８１１，８１２，８１３，８１４の回転軸の方向は水平方向となる。
【００６４】
フィルタプレート１６１，１６２は、それぞれ、モータ８１１，８１２の回転に伴う腕９１１，９１２のスイングによって、右端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。フィルタプレート１６３，１６４は、それぞれ、モータ８１３，８１４の回転に伴う腕９１３，９１４のスイングによって、左端部の退出位置と中央部の進出位置との間で進退する。
【００６５】
図２６に、フィルタ１６の他の例の構成を模式的に示す。同図に示すように、フィルタプレート１６０は、リンク２６０を介してアクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）８００によって駆動され、左側の退出位置と右側の進出位置との間で進退する。このような機構がフィルタプレートの数だけ設けられる。
【００６６】
アクチュエータ８００としては、往復運動を行う可動部を持つ電磁ソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）が用いられる。なお、電磁ソレノイドの代わりに、空気圧シリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）あるいは油圧シリンダを用いてもよい。
【００６７】
リンク２６０およびアクチュエータ８００からなる部分は、本発明における調節手段または進退機構の一例である。進退機構は、電磁ソレノイド、空気圧シリンダまたは油圧シリンダの可動部の往復運動を利用してフィルタプレートを進退させるので、直線運動が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線撮影装置の構成を示す図である。
【図２】フィルタの原理的構成を示す図である。
【図３】フィルタプレート数に対応する、プレート最大厚み、厚み増減ステップおよびプレート厚み総和を示す図である。
【図４】ステップごとのフィルタプレートの組合せを示す図である。
【図５】フィルタプレートの進退状態を示す図である。
【図６】フィルタの全体構成の一例を示す図である。
【図７】フィルタの部分的構成の一例を示す図である。
【図８】フィルタの部分的構成の一例を示す図である。
【図９】回転軸を共有する２つの板カムを示す図である。
【図１０】フィルタの全体構成の他の例を示す図である。
【図１１】フィルタの部分的構成の他の例を示す図である。
【図１２】フィルタの部分的構成の他の例を示す図である。
【図１３】歯車を共有する２つの板カムを示す図である。
【図１４】１軸当たりのカム数に対応する、切替状態数および回転角度ステップを示す図である。
【図１５】板カムの形状を示す図である。
【図１６】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図１７】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図１８】板カムの形状を示す図である。
【図１９】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２０】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２１】板カムの形状を示す図である。
【図２２】ステップごとの、フィルタプレート進退位置およびカムの回転角度を示す図である。
【図２３】６層フィルタの主要部の構成の一例を示す図である。
【図２４】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【図２５】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【図２６】フィルタの他の例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ Ｘ線照射装置
２０ Ｘ線検出装置
３０ オペレータコンソール
４０ 被検体
１６ フィルタ
１６１−１６６ フィルタプレート
１７２，１７４ レール
２６１−２６６ リンク
４６１−４６６ 板カム
７０２−７０４ 減速器
８０２−８０４ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、
前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、
を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項１０】
フィルタを通したＸ線によって被検体を撮影するＸ線撮影装置であって、
前記フィルタは、
Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、
前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、
を具備することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ、
ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する、
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１６】
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１７】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１８】
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１】
Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、
前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、
を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有する、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
【請求項１０】
フィルタを通したＸ線によって被検体を撮影するＸ線撮影装置であって、
前記フィルタは、
Ｘ線を横切る層を形成することが可能な複数のフィルタプレートと、
前記複数のフィルタプレートをＸ線通過空間に個別に進退させて層を形成するフィルタプレートの組み合わせを調節する調節手段と、
を具備することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記複数のフィルタプレートが、最も薄いフィルタプレートを基準として順次に２倍の厚みを持つ、
ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記調節手段が、前記複数のフィルタプレートの半数ずつをＸ線通過空間の両側からそれぞれ進退させる１対の進退機構を有する、
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記進退機構が、板カムの回転に基づくリンクの往復運動によって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
前記板カムが、Ｘ線通過空間に関して同じ側にある複数のもの同士で回転軸を共有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
前記進退機構が、モータで駆動される腕のスイングによって前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１６】
前記進退機構が、電磁ソレノイドの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１７】
前記進退機構が、空気圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１８】
前記進退機構が、油圧シリンダの可動部の往復運動を利用して前記フィルタプレートを進退させる、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−２２６９８５（Ｐ２００６−２２６９８５Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３３０２１（Ｐ２００５−２３３０２１）
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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